水工建筑物的设计.docxVIP

高等水工结构设计1.设计内容与步骤(1) 确定枢纽组成 根据流域规划对水库提出的任务，并根据地形、地质、水文、气象、建筑材料、交通运输、施工和运用条件等，确定枢纽中应包括的主要建筑物，以及各主要建筑物的形式和布置。(2) 调洪演算 按照枢纽等级确定水库防洪标准。根据河道相应标准的设计洪水过程线和校核洪水过程线进行调洪演算，以确定泄洪建筑物尺寸和调洪库容(其相应的水位却为设计洪水位及校核洪水位)。(3) 建筑物设计① 土坝⑴ 坝型选择。根据土料的种类、储量和分布位置，并考虑施工条件、工程量等因素选择出最优坝型。⑵ 拟定主要尺寸及构造。包括坝顶高程，坝顶宽，上、下游坝坡，防渗排水设备的形式及尺寸等。⑶ 渗流及稳定计算。本次设计仅进行上游为正常蓄水位条件下的浸润线计算和渗流量计算，并于下游坝坡取一个滑弧进行稳定计算。⑷ 细部设计。包括坝顶，上、下游护坡，防渗设施与坝体及坝基的连接，反滤层布置等。② 溢洪道⑴ 溢洪道形式及主要尺寸拟定 根据地形地质条件、水流条件、工程量大小及下泄洪水安全归河等因素，确定溢洪道的形式及主要尺寸。⑵ 泄水渠水面线计算及出口消能计算 确定边墙(或衬砌)高度及消能设施尺寸。⑶ 构造设计 拟定边墙、护底防渗排水等各部分的构造尺寸。③ 涵管⑴ 形式选择 选择进口控制建筑物、管身断面及出口消能设施的形式，并确定涵管进出口高程。⑵ 涵管水力计算 包括过水能力计算及出口水流衔接计算。2.基本情况姚家河水库位于湖北省大悟县境姚家河中上游。姚家河发源于本区王家店，是环水东支大悟河的一条支流，全长约40公里，在三里城处汇入大悟河。流域总面积46.7平方公里，坝址以上控制面积27.6平方公里。流域内四季气候鲜明，下游土壤肥沃，盛产稻、麦、棉花等作物。姚家河为一山区河流，河床较窄，水位变幅较大，每当山洪暴发，下游即遭洪水淹没；而当缺雨季节，因水量不足，又易引起旱灾。为此，根据流域规划，确定兴建姚家河水库，以达兴利除害的目的。根据流域规划要求，确定本水库以灌溉为主，兼兴防洪、养鱼之利，其主要任务如下：灌溉方面：灌溉面积共4万亩，均分布于水库右岸。防洪方面：根据下游防洪要求，最大下泄流量不得超过120m3/s。3.基本资料(1) 地形地质本区没有大的高山，附近都是堆积剥蚀低丘，一般地势比较平坦，相对高程不超过200m，坡度为30°～50°，局部地势较陡，约为60°～80°。地貌特点是右岸山头岩石露头较明显，覆盖层厚0.2m，表面岩石均已风化，风化层厚1.0m，局部地区有崩塌现象；左岸岩石露头较少，覆盖层厚1.5m，风化层厚1.0m。库区为一狭长带形，两岸群山连绵，山坡多植松树，植被良好。耕地主要分布于右岸下游平坦地区，沿河两岸分布有少量梯田梯地。本区岩石均为太古代泰山纪变质岩，大致可分为五种，花岗片麻岩、花岗岩、闪长岩、石英岩和石岩云母片麻岩。其中以花岗片麻岩分布最广，整个库区均有，其抗压强度较高，但易风化。各种岩石在坝址附近分布情况见坝址地形地质图。岩层走向均与河流斜交，倾向库内，一般倾角较大，有的近于垂直。花岗片麻岩中裂隙和节理不很发育。坝址处河谷狭窄，上下游较开阔，足以布置施工场地。坝址以上有足够的库容可以满足蓄水要求。坝址处河床高程103.0m，有3m厚的砂卵石覆盖层，工程地质条件良好。坝址左岸离坝轴线400m处有天然鞍部，略高于正常蓄水位，工程地质条件亦属良好，覆盖层为砂质粘土，平均厚约3m，可布置溢洪道，钻孔资料见坝址地形图附表。库区地质条件与坝址区大致相同，未发现坍塌、滑坡现象，节理裂隙不发达，渗漏问题不大。本区地震基本烈度小于Ⅵ度。(2) 水文气象资料流域内无径流资料。所需年、月设计径流量及洪水流量均由暴雨推求，并根据降雨系列延长。通过水文水利计算得出各特征值见后面调洪演算成果。本区风力按七级计，最大风速多年平均值Vmaxcp=15m/s，水库吹程D=1000m。(3) 建筑材料根据勘测，距坝轴线1000m以内有比较丰富的土料，主要分布如下：(1) 砂质粘土分布于坝址以上肖家畈等处，最大运距1000m，储量为12万方，高程为106～110m。坝址以下两岸山坡有8～9万方，运距在800～1000m范围内。(2) 河床砂卵石由于姚家河为一山区河流，河谷较窄，沙滩较少。因此，坝轴线附近砂卵石储量不多，约有5.5～5.9万方，分布于坝轴线上、下游200m处。坝轴线下游有较多的砂卵石储量(约40万方)，运距1000m左右。(4) 其他 坝顶无交通要求。对外交通不便，河流四季不能通航，县城至三里城小镇有20公里公路，三里城至大坝仅有人行便道(长约5公里)。为了施工导流需要，在坝底设圆形导流涵管，涵管直径2.5m，进口高程105.5m，出口高程104.8m。施工完毕后即留作放空水库之用。4.水库及枢纽工程的勘测、规划成果(1) 勘